RU2037117C1

RU2037117C1 - Water-cooling tower

Info

Publication number: RU2037117C1
Application number: RU92007739A
Authority: RU
Inventors: Э.А. Гудымов; Б.Н. Родионов; И.Ф. Шаповал; И.А. Юрша; С.С. Гурский
Priority date: 1992-11-24
Filing date: 1992-11-24
Publication date: 1995-06-09

Abstract

FIELD: chemical and power-engineering industry. SUBSTANCE: tower comprises casing 1 with air inlet ports 2 in the bottom part, water-collecting basin 5, draw-out device in the form of combined converging tube and diffuser shells 7 ad 8 with fan 6 installed at their joint, drop trap 10 disposed above casing 1, horizontal water distributor 3 located between casing 1 and draw-out device and provided with nozzles 4 directed at sprinkler 11 installed underneath above the upper edge of air inlet ports 2, and additional air inlet ports 9 located in casing 1 between water distributor 3 and sprinkler 11. The latter is installed at such a distance from water distributor 3 which is 0.75-0.9 the distance between water distributor 3 and upper edge of air inlet ports. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к контактным охладителям, в частности, к градирням и может быть использовано на предприятиях химической и энергетической промышленности для охлаждения оборотной воды. The invention relates to contact coolers, in particular, to cooling towers and can be used at enterprises of the chemical and energy industry for cooling circulating water.

Известны брызгальные градирни, содержащие корпус с воздуховходными окнами в нижней части, водосборный бассейн, горизонтально установленный водораспределитель с форсунками, вытяжное устройство, выполненное в виде башни или вентилятора, расположенное над корпусом, каплеуловитель, расположенный между корпусом и вытяжным устройством [1]
Недостатком этих градирен является недостаточно глубокое охлаждение воды, что связано с низкой интенсивностью процессов тепло- и массообмена в нижней части активной зоны тепло- и массообмена, расположенной между форсунками и верхним срезом воздуховходных окон.Known spray towers containing a housing with air inlet windows at the bottom, a catchment basin, a horizontally mounted water distributor with nozzles, an exhaust device made in the form of a tower or fan located above the housing, a droplet eliminator located between the housing and the exhaust device [1]
The disadvantage of these cooling towers is insufficiently deep water cooling, which is associated with the low intensity of the processes of heat and mass transfer in the lower part of the active zone of heat and mass transfer, located between the nozzles and the upper cut of the air inlet windows.

Известны и широко распространены в промышленности пленочные (полнонасадочные) градирни, содержащие корпус с воздуховходными окнами в нижней части, водосброрный бассейн, вытяжное устройство, выполненное в виде башни или вентилятора, размещенный над корпусом каплеуловитель, расположенный между корпусом и вытяжным устройством, горизонтально установленный водораспределитель с форсунками, ориентированными на расположенный под ним ороситель, установленный над верхним срезом воздуховходных окон, при этом ороситель расположен относительно водораспределителя на расстоянии, составляющем 0,05-0,25 от расстояния между водораспределителем и верхним срезом воздуховходных окон [2]
Недостатком данной форсунки является низкая эффективность ее работы, что обусловлено исключением из процесса тепло- и массообмена высокоинтенсивной второй зоны факела разбрызгивания, а именно зоны разбиения прерывистых струй и бесформенных капель на мелкие капли шаровидной формы, вследствие малого расстояния между оросителем и водораспределителем.Known and widely used in industry are film (full-nozzle) cooling towers containing a housing with air inlet windows in the lower part, a water-collecting basin, an exhaust device made in the form of a tower or fan, a droplet eliminator located above the housing located between the housing and the exhaust device, a horizontally mounted water distributor with nozzles oriented to the sprinkler located below it, mounted above the upper cut of the air inlet windows, while the sprinkler is located relatively o the water distributor at a distance of 0.05-0.25 from the distance between the water distributor and the upper cut of the air inlet windows [2]
The disadvantage of this nozzle is the low efficiency of its operation, which is due to the exclusion from the heat and mass transfer process of the high-intensity second zone of the spray torch, namely, the zone of breaking intermittent jets and shapeless drops into small droplets of spherical shape, due to the small distance between the sprinkler and the water distributor.

Кроме того, практически весь корпус градирни от форсунок до верхнего среза воздуховходных окон (на 75 95%) заполнен насадкой оросителя, что приводит к высокому сопротивлению градирни по воздуху. In addition, almost the entire body of the tower from the nozzles to the upper cut of the air inlets (75 to 95%) is filled with a nozzle of the sprinkler, which leads to high air resistance of the tower.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является градирня, содержащая корпус с воздуховходными окнами в нижней части, водосборный бассейн, вытяжное устройство в виде сопряженных конфузорной и диффузорной обечаек с установленным в месте их сопряжения вентилятором, размещенный над корпусом каплеуловитель, расположенный между корпусом и вытяжным устройством, горизонтально установленный водораспределитель с форсунками, ориентированными на расположенный под ним ороситель, установленный над верхним срезом воздуховходных окон, и дополнительные воздуховходные окна, при этом ороситель расположен относительно водораспределителя на расстоянии, составляющем 0,05-0,25 от расстояния между водораспределителем и верхним срезом воздуховходных окон, дополнительные воздуховходные окна расположены на уровне вентилятора и образованы кольцевым зазором между конфузорной и диффузорной обечайками вентилятора [3]
Недостатком данной конструкции является низкая эффективность ее работы, что обусловлено следующими причинами:
вследствие незначительного расстояния между водораспределителем и оросителем, равного 0,05-0,25 от расстояния между водораспределителем и верхним срезом воздуховходных окон, из процесса тепло- и массообмена исключается высокоинтенсивная вторая зона факела разбрызгивания, а именно зона разбиения прерывистых струй и бесформенных крупных капель на мелкие капли шарообразной формы, которая намного эффективнее пленочной насадки, что приводит к недостаточному охлаждению воды;
вследствие того, что дополнительные воздуховходные окна расположены на уровне вентилятора и образованы кольцевым зазором между конфузорной и диффузорной обечайками, расход воздуха через градирню увеличивается очень незначительно при наличии мощного оросителя в градирне, что также приводит к незначительному охлаждению воды.The closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a cooling tower containing a casing with air inlet windows in the lower part, a drainage basin, an exhaust device in the form of paired confuser and diffuser shells with a fan installed in the place of their coupling, a droplet eliminator located between the casing located between the casing and an exhaust device, a horizontally mounted water distributor with nozzles oriented to the sprinkler located below it, mounted above the top m section of the air inlet windows, and additional air inlet windows, while the sprinkler is located relative to the water distributor at a distance of 0.05-0.25 from the distance between the water distributor and the upper cut of the air inlet windows, additional air inlet windows are located at the fan level and are formed by an annular gap between the confuser and diffuser fan shells [3]
The disadvantage of this design is the low efficiency of its work, due to the following reasons:
due to the insignificant distance between the water distributor and the sprinkler equal to 0.05-0.25 from the distance between the water distributor and the upper cut of the air inlet windows, the high-intensity second zone of the spray plume is excluded from the heat and mass transfer process, namely, the zone of splitting of intermittent jets and shapeless large drops into small droplets of spherical shape, which is much more effective than the film nozzle, which leads to insufficient cooling of the water;
due to the fact that additional air inlet windows are located at the fan level and are formed by an annular gap between the confuser and diffuser shells, the air flow through the tower increases very slightly if there is a powerful sprinkler in the tower, which also leads to insignificant cooling of the water.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы градирни за счет снижения температуры воды на выходе из градирни. The objective of the invention is to increase the efficiency of the tower by reducing the temperature of the water at the outlet of the tower.

Поставленная задача решается тем, что в градирне, содержащей корпус с воздуховходными окнами в нижней части, водосборный бассейн, вытяжное устройство в виде сопряженных конфузорной и диффузорной обечаек с установленным в месте их сопряжения вентилятором, размещенный над корпусом каплеуловитель, расположенный между корпусом и вытяжным устройством, горизонтально установленный водораспределитель с форсунками, ориентированными на расположенный под ним ороситель, установленный над верхним срезом воздуховходных окон, и дополнительные воздуховходные окна, согласно изобретению, дополнительные воздуховходные окна выполнены в корпусе между водораспределителем и оросителем, а ороситель установлен относительно водораспределителя на расстоянии, составляющем 0,75-0,9 от расстояния между водораспределителем и верхним срезом воздуховходных окон. The problem is solved in that in the tower containing the casing with air inlets in the lower part, a drainage basin, an exhaust device in the form of paired confuser and diffuser shells with a fan installed in the place of their interfacing, a droplet separator located above the casing, located between the casing and the exhaust device, horizontally mounted water distributor with nozzles oriented to the sprinkler located under it, mounted above the upper cut of the air inlet windows, and additional air inlets according to the invention, additional air inlets are made in the housing between the water distributor and the sprinkler, and the sprinkler is mounted relative to the water distributor at a distance of 0.75-0.9 from the distance between the water distributor and the upper cut of the air inlets.

Предложенная форсунка обладает высокой эффективностью работы, что обусловлено следующим:
благодаря тому, что расстояние между оросителем и водораспределителем составляет 0,75-0,9 от расстояния между водораспределителем и верхним срезом воздуховходных окон, в процессе тепло- и массообмена участвует высокоинтенсивная вторая зона факела разбрызгивания, а именно зона разбиения прерывистых струй и бесформенных крупных капель на мелкие капли шарообразной формы, которая намного эффективнее зоны пленочной насадки, что приводит к резкому снижению температуры воды;
благодаря тому, что высота оросителя резко уменьшена, уменьшено и его сопротивление, что приводит к увеличению расхода воздуха и снижению температуры воды;
благодаря тому, что дополнительные воздуховходные окна выполнены в корпусе между оросителем и водораспределителем удается не только увеличить расход воздуха через градирню, но и подать сухой холодный воздух в факел разбрызгивания форсунок, что резко снижает температуру охлаждаемой воды.The proposed nozzle has a high efficiency, due to the following:
due to the fact that the distance between the sprinkler and the water distributor is 0.75-0.9 from the distance between the water distributor and the upper cut of the air inlet windows, a high-intensity second zone of the spray plume is involved in the process of heat and mass transfer, namely the zone of splitting of intermittent jets and shapeless large drops on small droplets of spherical shape, which is much more effective than the zone of the film nozzle, which leads to a sharp decrease in water temperature;
due to the fact that the height of the sprinkler is sharply reduced, its resistance is also reduced, which leads to an increase in air flow and a decrease in water temperature;
due to the fact that additional air inlet windows are made in the housing between the sprinkler and the water distributor, it is possible not only to increase the air flow through the cooling tower, but also to supply dry cold air to the nozzle spray jet, which sharply reduces the temperature of the cooled water.

На чертеже представлена градирня, продольный разрез. The drawing shows a cooling tower, a longitudinal section.

Градирня содержит корпус 1 с воздуховходными окнами 2 в нижней части, горизонтально установленный водораспре- делитель 3 с форсунками 4 в верхней части корпуса, водосборный бассейн 5, расположенный под корпусом 1, вытяжное устройство, расположенное над корпусом 1 и содержащее вентилятор 6. Вытяжное устройство выполнено в виде сопряженных конфузорной 7 и диффузорной 8 обечаек. Градирня содержит дополнительные воздуховходные окна 9, выполненные в корпусе 1, каплеуловитель 10, размещенный между корпусом 1 и конфузорной обечайкой 7 вытяжного устройства, ороситель 11, расположенный под водораспределителем на расстоянии, составляющем 0,75-0,9 от расстояния между водораспределителем 3 и верхним срезом воздуховходных окон 2. Дополнительные воздуховходные окна 9 размещены в корпусе над оросителем 11. The cooling tower contains a housing 1 with air inlets 2 in the lower part, a horizontally mounted water distributor 3 with nozzles 4 in the upper part of the housing, a drainage basin 5 located under the housing 1, an exhaust device located above the housing 1 and containing a fan 6. The exhaust device is made in the form of paired confusor 7 and diffuser 8 shells. The cooling tower contains additional air inlet windows 9 made in the housing 1, a droplet eliminator 10, located between the housing 1 and the confuser shell 7 of the exhaust device, an irrigation device 11 located under the water distributor at a distance of 0.75-0.9 from the distance between the water distributor 3 and the upper cut air inlet windows 2. Additional air inlet windows 9 are placed in the housing above the sprinkler 11.

Градирня работает следующим образом. Вентилятор 6 осуществляет подсос воздуха через окна 2, сквозь ороситель 11, вдоль корпуса 1, между форсунками 4, сквозь каплеуловитель 10, через конфузорную обечайку 7 и выброс его через диффузорную обечайку 8. Через ороситель 3 осуществляют подачу горячей воды, которая разбрызгивается форсунками 4 в объеме, ограниченном корпусом 1. The cooling tower works as follows. The fan 6 carries out air suction through the windows 2, through the sprinkler 11, along the nozzle 1, between the nozzles 4, through the drip tray 10, through the confuser shell 7 and discharges it through the diffuser shell 8. Hot water is supplied through the sprinkler 3, which is sprayed by nozzles 4 into volume limited by enclosure 1.

Непосредственно у форсунок компактные струи воды разбиваются на отдельные прерывистые струйки и бесформенные крупные капли, которые в дальнейшем разбиваются на мелкие капли и последние в свою очередь через некоторое время принимают шарообразную форму. В этой зоне процесс тепло- и массообмена высокоэффективен. Сюда же через дополнительные воздуховходные окна 9 поступает часть холодного сухого воздуха из атмосферы, что еще более интенсифицирует тепло- и массообмен. Directly at the nozzles, compact jets of water break up into separate discontinuous streams and shapeless large drops, which subsequently break up into small drops and the latter in turn take a spherical shape after some time. In this zone, the process of heat and mass transfer is highly efficient. Here, through additional air inlet windows 9, part of the cold dry air from the atmosphere enters, which further intensifies heat and mass transfer.

Когда капли принимают шарообразную форму, в них затухают радиальные колебания, и процесс теплообмена резко снижается, они попадают на ороситель 11, интенсивность теплообмена в котором выше, чем в свободном потоке стабильных шарообразных капель. Из оросителя 11 холодная вода поступает в бассейн 5, из которого направляется потребителю. When the drops take a spherical shape, radial vibrations dampen in them, and the heat transfer process decreases sharply, they fall on the sprinkler 11, the heat transfer rate of which is higher than in the free flow of stable spherical drops. From the sprinkler 11, cold water enters the pool 5, from which it is sent to the consumer.

Данная градирня использует преимущества брызгальных и пленочных (насадочных) градирен. В верхней части, простирающейся на расстоянии, равном 0,75-0,9 от расстояния между водораспределителем и верхним срезом воздуховходных окон, используется брызгальный вариант градирни. В нижней части, простирающейся на расстоянии, равном 0,1-0,25 от расстояния между водораспределителем и верхним срезом воздуховходных окон, расположен ороситель. Пленочный режим в этой части градирни эффективнее брызгального. This cooling tower takes advantage of spray and film (packed) cooling towers. In the upper part, extending at a distance equal to 0.75-0.9 from the distance between the water distributor and the upper cut of the air inlet windows, a spray version of the cooling tower is used. In the lower part, extending at a distance equal to 0.1-0.25 from the distance between the water distributor and the upper cut of the air intake windows, a sprinkler is located. The film mode in this part of the cooling tower is more effective than the spray one.

Чем более мощные форсунки установлены в градирне и чем более развит факел разбрыгивания, тем большая часть рабочего объема градирни должна работать по брызгальному варианту (до 90%). The more powerful nozzles are installed in the tower and the more developed the spray torch is, the greater part of the working volume of the tower should work according to the spray variant (up to 90%).

При установке большого числа малых форсунок брызгальная часть уменьшается (до 75%), зато возрастает насадочная часть (с 10 до 25%). When installing a large number of small nozzles, the spray part decreases (up to 75%), but the nozzle part increases (from 10 to 25%).

Предложенная градирня по сути своей является брызгально-коротконасадочной, благодаря чему экономится большое количество материала для изготовления насадки для оросителя, снижается аэродинамическое сопротивление, а температура воды на выходе оказывается ниже, чем у полнонасадочной градирни. The proposed cooling tower is essentially spray-short-nozzle, which saves a large amount of material for making nozzles for the irrigator, reduces aerodynamic drag, and the outlet water temperature is lower than that of the full-nozzle cooling tower.

Claims

A COOLING tower, comprising a housing with air inlet windows at the bottom, a drainage basin, an exhaust device in the form of paired confuser and diffuser shells with a fan installed in the place of their interface, a droplet separator located above the housing, located between the housing and the exhaust device, a horizontally mounted water distributor with nozzles oriented on the sprinkler located below it, installed above the upper cut of the air inlet windows, and additional air inlet windows, characterized in that additional air-intake window formed in the housing between the water distributor and the sprinkler and irrigation water distributor mounted with respect to a distance of 0.75 to 0.9 of the distance between the water distributor and the upper air-intake windows cut.